Метаболон - Metabolon

В биохимия, а метаболон представляет собой временный структурно-функциональный комплекс, образованный между последовательными ферменты из метаболический путь, удерживаемых вместе нековалентные взаимодействия и структурными элементами клетки, такими как интегральные мембранные белки и белки цитоскелет.

Образование метаболонов позволяет передавать промежуточный продукт одного фермента. (ченнелинг) непосредственно в активный центр следующего фермента метаболического пути. В цикл лимонной кислоты является примером метаболона, который способствует канализации субстрата.[1][2] Другим примером является путь синтеза дуррина в сорго, в котором ферменты собираются в виде метаболона в липидных мембранах.[3] Во время функционирования метаболонов количество воды, необходимой для гидратации ферментов, уменьшается, а активность ферментов увеличивается.[нужна цитата ].

История

Концепция структурно-метаболических клеточных комплексов была впервые предложена в 1970 году А. М. Кузиным из Академии наук СССР.[4] и принят в 1972 году Полом А. Срере из Техасский университет для ферментов цикл лимонной кислоты.[5] Эта гипотеза была хорошо принята в бывшем СССР и получила дальнейшее развитие для комплекса гликолитический ферменты (путь Эмбдена-Мейерхофа-Парнаса) Б.И. Курганов и А.Е.Любарев.[6][7][8][9] В середине 1970-х годов группа Ф. Кларк в Университет Квинсленда, Австралия также работала над концепцией.[10][11] Название «метаболон» было впервые предложено в 1985 году Полем Срере.[12] во время лекции в Дебрецене, Венгрия.[13]

Случай синтеза жирных кислот

В Chaetomium thermophilum, комплекс метаболона существует между синтазой жирных кислот и карбоксилазой MDa[14], и наблюдали с использованием химического сшивания, связанного с масс-спектрометрии и визуализированный криоэлектронная микроскопия. Метаболон синтеза жирных кислот в С. термофилум очень гибкая, и хотя структура высокого разрешения Синтаза жирных кислот возможно, метаболон был очень гибким, что затрудняло определение структуры с высоким разрешением.

Примеры

Метаболические пути, в которых происходит образование метаболонов
Метаболический путьСобытия, поддерживающие образование метаболонов
Биосинтез ДНКA, B, C, E, F
Биосинтез РНКA, B, C, E, F
Биосинтез белковA, B, C, D, E
Биосинтез гликогенаC, E
Биосинтез пиримидинаА, В, D, F
Биосинтез пуриновА, Е
Биосинтез липидовА, Б, В, Н
Биосинтез стероидовА, В, Е
Метаболизм аминокислотА, Б, Д, Н
ГликолизA, B, C, D, I
Цикл лимонной кислотыB, C, D, E, G
Окисление жирных кислотА, Б, В, D
Электронная транспортная цепьC, I
Биосинтез антибиотиковА, Е
Цикл мочевиныB, D
деградация цАМФA, D, E
A - формирование каналов, B - специфические межбелковые взаимодействия, C - специфические межбелковые взаимодействия, D - кинетические эффекты, E - идентифицированные мультиферментные комплексы, F - генетические доказательства, G - оперативно смоделированные системы, H - идентифицированные многофункциональные белки, I - Физико-химические доказательства.[15]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Ву, Фэй; Минтир, Шелли (2 февраля 2015 г.). «Метаболон цикла Кребса: структурные доказательства канализации субстрата, выявленные с помощью перекрестного связывания и масс-спектрометрии». Angewandte Chemie International Edition. 54 (6): 1851–1854. Дои:10.1002 / anie.201409336. PMID  25537779.
  2. ^ Чжан, Юцзюнь; Борода, Кэтрин Ф. М .; Сварт, Корне; Бергманн, Сьюзен; Krahnert, Ina; Николоски, Зоран; Граф, Александр; Рэтклифф, Р. Джордж; Sweetlove, Ли Дж .; Fernie, Alisdair R .; Обата, Тошихиро (16 мая 2017 г.). «Белковые взаимодействия и метаболиты в цикле трикарбоновых кислот растений». Nature Communications. 8: 15212. Дои:10.1038 / ncomms15212. ЧВК  5440813. PMID  28508886.
  3. ^ Лаурсен, Томас; Борх, Йонас; Кнудсен, Камилла; Бавиши, Крутика; Торта, Федерико; Martens, Helle Juel; Сильвестро, Даниэле; Hatzakis, Nikos S .; Венк, Маркус Р. (18 ноября 2016 г.). «Характеристика динамического метаболона, продуцирующего защитное соединение дуррин в сорго» (PDF). Наука. 354 (6314): 890–893. Дои:10.1126 / science.aag2347. ISSN  0036-8075. PMID  27856908. S2CID  19187608.
  4. ^ Кузин А.М. Структурно-метаболическая гипотеза в радиобиологии. М .: Наука, 1970. - 50 с.
  5. ^ Срере П. А. Существует ли организация ферментов цикла Кребса в митохондриальном матриксе? В: Энергетический метаболизм и регуляция метаболических процессов в митохондриях, R. W. Hanson and W.A. Mehlman (Eds.). Нью-Йорк: Academic Press. 1972. С. 79-91.
  6. ^ Любарев, А.Е .; Курганов, Б. И. (1989). «Супрамолекулярная организация ферментов цикла трикарбоновых кислот». Биосистемы. 22 (2): 91–102. Дои:10.1016/0303-2647(89)90038-5. PMID  2720141.
  7. ^ Любарев А.Е., Курганов Б.И. Супрамолекулярная организация ферментов цикла трикарбоновых кислот. Материалы Всесоюзного симпозиума «Молекулярные механизмы и регуляция энергетического обмена». Пущино, Россия, 1986. с. 13. с. [1].
  8. ^ Курганов Б.И., Любарев А.Е. Гипотетическая структура комплекса гликолитических ферментов (гликолитического метаболона), образующегося на мембране эритроцитов. Молек. Биология. 1988. Т.22, №6, с. 1605–1613. (по-русски)[2]
  9. ^ Курганов Б.И., Любарев А.Е. Ферменты и мультиферментные комплексы как управляемые системы. В кн .: Советские научные обозрения. Раздел D. Физико-химические обзоры биологии. Т. 8 (под ред. В.П. Скулачева). Глазго, Harwood Acad. Опубл., 1988, с. 111-147 [3]
  10. ^ Clarke, F.M .; Мастерс, К. Дж. (1975). «Об ассоциации гликолитических ферментов со структурными белками скелетных мышц». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Общие предметы. 381 (1): 37–46. Дои:10.1016/0304-4165(75)90187-7. PMID  1111588.
  11. ^ Clarke, F.M .; Stephan, P .; Huxham, G .; Гамильтон, Д .; Мортон, Д. Дж. (1984). «Метаболическая зависимость связывания гликолитических ферментов в сердце крысы и овцы». Европейский журнал биохимии. 138 (3): 643–9. Дои:10.1111 / j.1432-1033.1984.tb07963.x. PMID  6692839.
  12. ^ Срере, П. А. (1985). «Метаболон». Тенденции в биохимических науках. 10 (3): 109–110. Дои:10.1016 / 0968-0004 (85) 90266-X.
  13. ^ Робинсон, Дж. Б., младший, и Срере, П. А. (1986) Взаимодействие последовательных метаболических ферментов митохондрий: роль в регуляции метаболизма, стр. 159–171 в динамике биохимических систем (под ред. Дамьянович С., Келети Т. & Trón, L.), Академия Киадо, Будапешт, Венгрия
  14. ^ Kastritis, Panagiotis L .; О'Рейли, Фрэнсис Дж .; Бок, Томас; Ли, Юаньюэ; Rogon, Matt Z .; Бучак, Катаржина; Романова, Натали; Беттс, Мэтью Дж .; Буй, Кхань Хай (01.07.2017). «Захват белковых сообществ с помощью структурной протеомики в термофильных эукариотах». Молекулярная системная биология. 13 (7): 936. Дои:10.15252 / msb.20167412. ISSN  1744-4292. ЧВК  5527848. PMID  28743795.
  15. ^ Великий М.М., Старикович Л.С., Климишин Н.И., Чайка Я. П. Молекулярные механизмы интеграции метаболизма. Изд. Львовского национального университета, Львов, Украина. 2007. 229 с. (На украинском языке). ISBN  978-966-613-538-7